package sort;

public class Sort {

    private static void swap(int[] array, int i, int min) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[min];
        array[min] = tmp;
    }

    /**
     * 插入排序：稳定的排序
     * 时间复杂度：
     * 最好情况：O（N）
     * 最坏情况：O（N^2）
     * 空间复杂度：O（1）
     * 结论：当所给的数据 越有序 排序 越快。
     * 场景：现在有一组基本有序的数据，那么你用哪个排序好点？
     *
     * @param array
     */
    public static void insertSort(int[] array) {
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if (tmp < array[j]) {
                    array[j + 1] = array[j];
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序：优化的插入排序(不稳定排序)
     * 时间复杂度：
     * n^1.3 ~ n^1.5
     * 空间复杂度：O（1）
     *
     * @param array
     */
    public static void shellSort(int[] array) {
        int gap = array.length / 2;
        while (gap > 1) {
            gap /= 2;
            shell(array, gap);
        }
    }

    private static void shell(int[] array, int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - gap;
            for (; j >= 0; j -= gap) {
                if (tmp < array[j]) {
                    array[j + gap] = array[j];
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j + gap] = tmp;
        }
    }

    /**
     * 选择排序：不稳定排序
     * 时间复杂度：
     * O（n^2）
     * 空间复杂度：O(1)
     *
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int min = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[min]) {
                    min = j;
                }
            }
            swap(array, i, min);
        }
    }

    /**
     * 堆排序：不稳定排序
     * 时间复杂度:
     * O(n*logn)
     * 空间复杂度：
     * O（1）
     * 数据量大的时候用堆排序比希尔排序快
     *
     * @param array
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        createBigHeap(array);
        int end = array.length - 1;
        while (end > 0) {
            swap(array, 0, end);
            siftDown(array, 0, end);
            end--;
        }
    }

    private static void createBigHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length - 1 - 1) / 2; parent >= 0; parent--) {
            siftDown(array, parent, array.length);
        }
    }

    private static void siftDown(int[] array, int parent, int end) {
        int child = parent * 2 + 1;
        while (child < end) {
            if (child + 1 < end && array[child] < array[child + 1]) {
                child++;
            }
            if (array[child] > array[parent]) {
                swap(array, child, parent);
                parent = child;
                child = parent * 2 + 1;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序：不稳定排序
     * 时间复杂度：
     * O(nlogn)
     * 空间复杂度：
     * O（logN）
     *
     * @param array
     */
    public static void quickSort(int[] array) {
        quick(array, 0, array.length - 1);
    }

    private static void quick(int[] array, int start, int end) {
        if (start >= end) {
            return;
        }
        int pivot = partition1(array, start, end);
        quick(array, start, pivot - 1);
        quick(array, pivot + 1, end);
    }

    private static int partition1(int[] array, int start, int end) {
        int key = array[start];
        int i = start;
        while (start < end) {
            while (start < end && array[end] >= key) {
                end--;
            }
            while (start < end && array[start + 1] <= key) {
                start++;
            }
            swap(array, start, end);
        }
        swap(array, i, start);
        return start;
    }

    //挖坑法
    private static int partition(int[] array, int start, int end) {
        int key = array[start];
        while (start < end) {
            while (start < end && array[end] >= key) {
                end--;
            }
            array[start] = array[end];
            while (start < end && array[start + 1] <= key) {
                start++;
            }
            array[end] = array[start];
        }
        array[start] = key;
        return start;
    }

    /**
     * 计数排序
     */
    public static void countSort(int[] array) {
        int minval = array[0];
        int maxval = array[0];

        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if (array[i] < minval) {
                minval = array[i];
            }
            if (array[i] > maxval) {
                maxval = array[i];
            }
        }

        int[] count = new int[maxval - minval + 1];

        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            count[array[i] - minval]++;
        }

        int index = 0;

        for (int i = 0; i < count.length; i++) {
            while (count[i] > 0) {
                array[index] = minval + i;
                index++;
                count[i]--;
            }
        }
    }

    /**
     * 归并排序(稳定排序)
     * 时间复杂度：O(nlogn)
     * 空间复杂度：o(n)
     */
    public static void mergeSort(int[] array) {
        mergeSortFunc(array, 0, array.length - 1);
    }

    private static void mergeSortFunc(int[] array, int left, int right) {
        if (left >= right) return;
        int mid = (left + right) / 2;
        mergeSortFunc(array, left, mid);
        mergeSortFunc(array, mid + 1, right);
        merge(array, left, right, mid);
    }

    private static void merge(int[] array, int left, int right, int mid) {

        int s1 = left;
        int s2 = right;

        int[] arr = new int[right - left + 1];
        int k = 0;

        while (s1 <= mid && s2 <= right) {
            if (array[s2] <= array[s1]) {
                arr[k++] = array[s2++];
            } else {
                arr[k++] = array[s1++];
            }
        }

        while (s1 <= mid) {
            arr[k++] = array[s1++];
        }

        while (s2 <= right) {
            arr[k++] = array[s2++];
        }
        //arr已经有序
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            array[i + left] = arr[i];
        }
    }

}
